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2A12铝合金搅拌摩擦修复区显微硬度分析

热加工工艺 2016年第7期45卷 21-24,29页

作者：王磊张占昌任俊刚回丽单勇峰沈阳航空航天大学机电工程学院辽宁沈阳110136 沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室辽宁沈阳110136 东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110004

搅拌摩擦修复是一种较新的裂纹修复技术,针对含预制0.8 mm深长直裂纹的2A12航空铝合金进行搅拌摩擦修复试验。修复后利用光学显微镜和显微硬度仪对其表面、截面微观组织和显微硬度进行了研究。结果发现:修复区显微硬度分布基本呈"W"形,... 详细信息

搅拌摩擦修复是一种较新的裂纹修复技术,针对含预制0.8 mm深长直裂纹的2A12航空铝合金进行搅拌摩擦修复试验。修复后利用光学显微镜和显微硬度仪对其表面、截面微观组织和显微硬度进行了研究。结果发现:修复区显微硬度分布基本呈"W"形,表面与截面0.5 mm处硬度曲线基本一致,前进侧硬度低于返回侧,且硬度最低值出现在热影响区。截面修复区硬度分布为上部高于下部,且沿中心不对称分布。随厚度的增加,轴肩产生的摩擦热自上到下不断降低,是造成中下部修复性能降低的主要原因。修复区性能下降的主要原因是在修复和冷却过程中S相和θ相的固溶、不完全析出或分布不均匀,加上晶粒内部位错强化效果的降低,使得修复后硬度整体低于母材。

关键词：搅拌摩擦修复修复区显微硬度微观组织析出相

裂纹位置对搅拌摩擦修复铝合金疲劳性能的影响

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科学技术与工程 2017年第1期17卷 162-164,169页

作者：王磊单勇峰回丽任俊刚周松沈阳航空航天大学机电工程学院沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室沈阳110136 东北大学机械工程与自动化学院沈阳110004

采用搅拌摩擦方法对预制裂纹的2A12铝合金进行修复,并研究了裂纹放置位置对修复试样疲劳性能的影响。结果表明:预制裂纹试样经搅拌摩擦修复后裂纹愈合,裂纹位于前进侧修复后疲劳寿命最低,位于中间修复时疲劳寿命最高。断口分析表明前进... 详细信息

采用搅拌摩擦方法对预制裂纹的2A12铝合金进行修复,并研究了裂纹放置位置对修复试样疲劳性能的影响。结果表明:预制裂纹试样经搅拌摩擦修复后裂纹愈合,裂纹位于前进侧修复后疲劳寿命最低,位于中间修复时疲劳寿命最高。断口分析表明前进侧修复试样由于热塑性材料损失造成修复区分层,返回侧修复试样断口与裂纹位于中间修复断口较为平整;修复区热塑性材料呈旋涡状流动,有流向轴肩中心趋势,因此裂纹位于中间时修复效果最好,并且修复区晶粒由于动态再结晶得到细化。

关键词：搅拌摩擦修复裂纹疲劳性能断口

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ZM5镁合金搅拌摩擦焊及其修复工艺研究

ZM5镁合金搅拌摩擦焊及其修复工艺研究

作者：刘亚凡山东理工大学

学位级别：硕士

ZM5镁合金目前常应用于各类轨道交通设备的零部件及外部壳体,由于镁合金比强度高、比刚度高、化学稳定性差,在使用过程中易产生裂纹和腐蚀缺陷。使用传统熔化焊对镁合金进行焊接和修复时,焊缝部位非常容易产生气孔和热裂纹缺陷,导致材... 详细信息

ZM5镁合金目前常应用于各类轨道交通设备的零部件及外部壳体,由于镁合金比强度高、比刚度高、化学稳定性差,在使用过程中易产生裂纹和腐蚀缺陷。使用传统熔化焊对镁合金进行焊接和修复时,焊缝部位非常容易产生气孔和热裂纹缺陷,导致材料性能大大降低,不利于结构件的焊接与修复。而搅拌摩擦焊具有热输入量小、焊接变形小和焊接效率高等优点,在金属材料的焊接与修复领域具有巨大的发展潜力。因此本文通过研究ZM5镁合金搅拌摩擦焊接接头工艺进行焊接工艺优化,根据各焊接参数下的接头成形、硬度分布、拉伸性能等表征选出最优焊接工艺参数,对最优焊接工艺下的接头进行显微组织及EBSD分析。并通过搅拌摩擦焊工艺对ZM5镁合金的裂纹与腐蚀缺陷进行修复研究,对其修复接头的成形状况和微观组织进行分析,测试其硬度和拉伸性能,观察对缺陷的修复效果。主要结果如下:(1)最优焊接参数为:搅拌头旋转速度800 r/min,焊接速度120 mm/min。焊核处晶粒均匀细小,主要由α-Mg和β-MgAl相组成。焊核处晶粒取向表现为软取向,且织构强度较低。焊缝横截面硬度分布呈现“W”型,焊缝中心搅拌区硬度约为84 HV,相当于母材的90%;其抗拉强度为285.8 MPa,达到母材的95%,伸长率为5.7%。由此可见,ZM5镁合金搅拌摩擦焊接头成形良好且具有优异的力学性能,为搅拌摩擦工艺的ZM5镁合金缺陷修复研究提供了工艺基础和理论依据。(2)通过搅拌摩擦修复工艺成功实现对宽1 mm且深2 mm规格裂纹缺陷的修复,为了减小焊接工具对修复部位的影响,其修复工具采用流动搅拌摩擦工具。最优焊接修复参数为:搅拌头旋转速度500 r/min,焊接速度120 mm/min。对裂纹缺陷的填充效果最好,但还残存较小间隙缺陷,其硬度最高为82 HV,达到母材的88%;其拉伸性能最好,抗拉强度可达到295.6 MPa,相对于裂纹试样提高了112%,几乎达到母材抗拉强度,伸长率为4.4%。在该参数下进行多道次焊接,有利于残余间隙缺陷的消除,在四道次时,硬度最高几乎达到母材硬度;在三道次时,拉伸性能最好,其抗拉强度为251.2 MPa,伸长率为3.8%。相比于单道次焊接,虽然多道次焊接有助于残余间隙的消除和硬度的提高,但重复性热输入,会使修复接头软化倾向加剧,导致抗拉强度有所降低。(3)通过搅拌摩擦修复工艺成功实现腐蚀缺陷修复,最优焊接修复参数为:搅拌头旋转速度800 r/min,焊接速度120 mm/min。镁铝合金板之间的结合程度最好,但在轴向力的作用下,焊接前镁铝合金板之间会存在间隙,导致修复接头的镁铝合金结合界面会有孔洞缺陷残留。铝合金板横向硬度分布呈现“倒U”状,镁合金板横向硬度分布呈现“倒V”状;所修复镁合金搅拌区具有良好的硬度,硬度值为98 HV,其数值高于母材。其修复接头抗拉强度达到最高,其值为237.5 MPa,相当于母材的79%,伸长率为1.4%。

关键词： ZM5镁合金搅拌摩擦焊搅拌摩擦修复工艺参数显微组织及力学性能

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搅拌摩擦裂纹修复过程热塑性材料流动分析

沈阳航空航天大学学报 2017年第2期34卷 44-48页

作者：王磊许良马少华周松沈阳航空航天大学机电工程学院沈阳110136 沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室沈阳110136

针对预制裂纹的2A12铝合金板,采用搅拌摩擦的方法对裂纹进行修复,研究了修复过程热塑性材料的流场分布及修复区微观组织。结果表明,由于搅拌头的摩擦与搅拌作用,导致热塑性材料对裂纹间隙进行填补,经动态再结晶后使裂纹得到修复。热塑... 详细信息

针对预制裂纹的2A12铝合金板,采用搅拌摩擦的方法对裂纹进行修复,研究了修复过程热塑性材料的流场分布及修复区微观组织。结果表明,由于搅拌头的摩擦与搅拌作用,导致热塑性材料对裂纹间隙进行填补,经动态再结晶后使裂纹得到修复。热塑性材料总体流动趋势为漩涡状,修复区前进侧和返回侧的热塑性材料呈非对称流动。修复件从表面开始向下依次分布修复核心区、热机影响区、热影响区和母材,不同区域由于经历不同的热循环和搅拌头机械作用,导致显微组织的显著差异。

关键词：搅拌摩擦修复裂纹铝合金流场微观组织

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高强铝合金连续送丝搅拌摩擦增材再制造技术

材料工程 2024年

作者：袁靖宇孟祥晨陈佳霖谢聿铭张欣盟黄永宪材料结构精密焊接与连接全国重点实验室哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学郑州研究院中车长春轨道客车股份有限公司

针对铝合金构件在生产或服役过程中出现的大尺寸裂纹或磨损缺肉等问题，提出了连续送丝搅拌摩擦增材再制造方法，设计了由专用送丝装置、静止轴套与螺杆结构搅拌头组成的搅拌摩擦增材再制造工具，实现了高强铝合金板材表面预置宽度10 m... 详细信息

针对铝合金构件在生产或服役过程中出现的大尺寸裂纹或磨损缺肉等问题，提出了连续送丝搅拌摩擦增材再制造方法，设计了由专用送丝装置、静止轴套与螺杆结构搅拌头组成的搅拌摩擦增材再制造工具，实现了高强铝合金板材表面预置宽度10 mm且深度2 mm的凹槽缺陷的有效填充与修复。结果表明，表面成形良好，组织均匀，力学性能良好；通过动态回复和再结晶过程对晶粒进行细化，晶粒尺寸为1.59 μm；修复件平均抗拉强度和伸长率分别为(410±8) MPa和(11.9±0.9) %，相较于带缺陷试样分别提高了26% 和159%；断口表面具有大量的韧窝，呈典型的韧性断裂特征。

关键词：搅拌摩擦修复固相再制造 7A52铝合金微观组织力学性能

搅拌摩擦焊接技术在Fe基合金中的研究进展综述

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科技视界 2022年第33期 90-92页

作者：盖欣陈浩瀚张晨璐冯国才芦丽莉中国核动力研究设计院四川成都610213

搅拌摩擦焊(Friction stir welding, FSW)作为一种固态连接技术,通过剧烈的塑性变形和动态再结晶,可显著降低接头应力变形,形成独特的微观组织,改善力学性能,具有广阔的工程应用前景。文章列举了可应用于Fe基合金搅拌摩擦焊接的搅拌头材... 详细信息

搅拌摩擦焊(Friction stir welding, FSW)作为一种固态连接技术,通过剧烈的塑性变形和动态再结晶,可显著降低接头应力变形,形成独特的微观组织,改善力学性能,具有广阔的工程应用前景。文章列举了可应用于Fe基合金搅拌摩擦焊接的搅拌头材质,综述了搅拌摩擦焊技术在Fe基合金焊接、Fe基合金缺陷修复方面的应用进展,分析了现有研究中存在的问题,展望了潜在的研究方向。

关键词： Fe基合金搅拌头材料搅拌摩擦焊接搅拌摩擦修复